本发明涉及数控加工，尤其涉及无磁或低磁零件内部空间通道的加工装置及加工方法。
背景技术：
1、随着航空航天、汽车、能源等行业的快速发展，产品的集成度越来越高，出现了典型类型的含有内部复杂路径空间通道的零件，如换热零件、含有内部油路零件等，这种复杂路径形状的空间通道给零件的加工带来了很大的困难。
2、目前这种具有内部空间通道的零件通常采用铸造的方式生产，但是铸造后的通道表面精度难以保证；对于薄壁空间通道零件通常采用先板材冲压成形，后组合焊接的方法制造，但是对于空间通道结构复杂的零件制造难度太大难以保证质量；虽然3d打印对具有多路径复杂形状空间通道的零件加工有独到的优势，但是3d打印成本高、效率低、表面粗糙度和尺寸精度差且强度难以保证高承载的要求。综合来说，先成形加工零件形状，再采用刀具切削的方式加工零件的内部空间通道，可以使内部空间通道尺寸精度和表面质量提高，且零件保持能够原坯料的力学性能。但由于零件内部的空间通道结构复杂，常规加工时，刀具需要硬连接传动才能实现切削，从而导致无法灵活的在零件内部运动，这是采用刀具切削方法进行零件内部的复杂空间通道加工的最大难点，现有机加工设备无法实现零件内部复杂路径扭曲形状的空间通道加工。
技术实现思路
1、本发明的第一个目的是提供一种无磁或低磁零件内部空间通道的加工装置，解决现有机加工设备无法实现零件内部复杂路径扭曲形状的空间通道加工的问题。
2、本发明的第二目的是提供一种无磁或低磁零件内部空间通道的加工方法，实现零件内部复杂路径扭曲形状的空间通道加工。
3、为了实现上述第一个目的，第一方面，本发明提供了一种无磁或低磁零件内部空间通道的加工装置，包括：
4、刀具，为无磁或低磁材料制成，内部设有用于吸热的相变材料；
5、磁力响应部，设置在刀具的后端；
6、旋转驱动组件，包括多个沿圆周方向均匀分布的周向电磁线圈，且相邻两个周向电磁线圈的磁场方向不同，多个周向电磁线圈固定在环形板的内侧，旋转驱动组件产生作用于磁力响应部的扭矩，通过磁力响应部驱动刀具旋转；
7、进给驱动组件，包括两个轴向电磁线圈，分别与刀具的前端和后端间隔设置，且两个轴向电磁线圈的连线与刀具的轴线重合，位于刀具前侧的轴向电磁线圈对磁力响应部产生吸引力，位于刀具后侧的轴向电磁力线圈对磁力响应部产生排斥力，通过磁力响应部驱动刀具进给；以及
8、同步控制系统，用于调控旋转驱动组件和进给驱动组件，使刀具的转速和进给相匹配，并根据加工需要，同步控制系统能够通过调控旋转驱动组件和进给驱动组件，使刀具的姿态和/或位置发生变化，两个轴向电磁线圈的连线始终与刀具的轴线重合，且磁力响应部始终位于旋转驱动组件的中心。
9、可选地，加工装置还包括加工监测系统；
10、加工监测系统包括无线信号接收器和至少一个微型无线传感器，微型无线传感器设置在刀具的后端非切削区域的外周侧面，获取刀具的转速、进给速度、姿态和位置的信息，无线信号接收器与同步控制系统信号连接，将微型无线传感器获取的信息反馈至同步控制系统；或
11、加工监测系统包括无线信号接收器和至少两个微型无线传感器，至少两个微型无线传感器分布设置在刀具的后端非切削区域的外周侧面，分别获取刀具的转速、进给速度、姿态和位置的信息，且至少两个微型无线传感器中至少有一个微型无线传感器用于校正其他微型无线传感器获取的信息，无线信号接收器与同步控制系统信号连接，将获取的信息反馈至同步控制系统，将校正后的信息与预设的刀具的转速、进给速度、姿态和位置的信息进行比对，根据比对结果调控旋转磁场和/或进给磁场。
12、可选地，加工装置还包括加工监测系统；
13、加工监测系统包括无线信号接收器和至少一个微型无线传感单元，微型无线传感单元设置在刀具的后端非切削区域的外周侧面，实时获取刀具的转速、进给速度、姿态和位置的信息，以及待加工零件内部空间通道的实时形貌信息，无线信号接收器与同步控制系统信号连接，将微型无线传感单元获取的信息反馈至同步控制系统；或
14、加工监测系统包括无线信号接收器和至少两个微型无线传感单元，至少两个微型无线传感单元分布设置在刀具的后端非切削区域的外周侧面，分别获取刀具的转速、进给速度、姿态和位置的信息，以及待加工零件内部空间通道的实时形貌信息，且至少两个微型无线传感单元中至少有一个微型无线传感单元用于校正其他微型无线传感单元获取的信息，无线信号接收器与同步控制系统信号连接，将获取的信息反馈至同步控制系统，将校正后的信息与预设的刀具的转速、进给速度、姿态和位置的信息以及待加工零件内部空间通道的实时形貌信息进行比对，根据比对结果调控旋转磁场和/或进给磁场；
15、微型无线传感单元包括姿态传感器和视觉传感器。
16、可选地，磁力响应部为磁钢材料制成。
17、可选地，磁力响应部的长度为5~20mm，最大直径处为2~5mm。
18、可选地，刀具内部设有多个存储腔道，相变材料设置在存储腔道内。
19、可选地，刀具内设有多个沿刀具轴向设置的存储腔道，相变材料设置在存储腔道内。
20、可选地，存储腔道的一端贯穿刀具的后端，且在贯穿的一端设有可热拆卸的封堵。
21、为了实现上述第二个目的，第二方面，本发明还提供了一种无磁或低磁零件内部空间通道的加工方法，采用第一方面中任一种加工装置进行加工；
22、旋转磁场和进给磁场作用于磁力响应部，磁力响应部于旋转磁场和进给磁场的中心，并带动刀具悬浮；
23、待加工零件固定在加工位，旋转磁场产生作用于磁力响应部的扭矩，并能够通过磁力响应部驱动刀具旋转，进给磁场产生作用于磁力响应部的进给力，并能够通过磁力响应部驱动刀具进给；
24、通过同步控制系统调控旋转磁场和进给磁场，使刀具的转速和进给能够相匹配，且根据加工需要，同步控制系统通过调控旋转磁场和/或进给磁场，使刀具的姿态和/或位置相对待加工零件发生变化，实现无磁或低磁零件内部空间通道的加工；
25、加工过程中，磁力响应部始终悬浮于旋转磁场的中心，且刀具的轴线与进给磁场的轴线方向重合，旋转力的方向垂直环绕刀具的轴线。
26、可选地，每个周向电磁线圈的匝数为10000~30000匝，电流为20~300a，能够对磁力响应部产生1~30n·m的扭矩；
27、每个轴向电磁线圈的匝数为8000~30000匝，电流为30~400a，能够对磁力响应部产生1000-10000n的进给力。
28、本发明的上述技术方案具有如下优点：
29、本发明提供的无磁或低磁零件内部空间通道的加工装置，包括刀具、磁力响应部、旋转驱动组件、进给驱动组件和同步控制系统，刀具为无磁或低磁材料制成，内部设有用于吸热的相变材料，通过旋转驱动组件产生作用于磁力响应部的扭矩，磁力响应部驱动刀具旋转。通过进给驱动组件产生进给磁场，进给驱动组件包括两个轴向电磁线圈，分别设置在刀具的前端和后端，且两个轴向电磁线圈的连线与刀具的轴线重合，位于刀具前端的轴向电磁线圈对磁力响应部产生吸引力，位于刀具后端的轴向电磁力线圈对磁力响应部产生排斥力，通过磁力响应部驱动刀具进给，通过同步控制系统调控旋转磁场和进给磁场，使刀具的转速和进给能够相匹配，并根据加工需要，同步控制系统能够通过调控旋转驱动组件和进给驱动组件，使刀具的姿态和位置发生变化，两个轴向电磁线圈的连线始终与刀具的轴线重合，且磁力响应部始终位于旋转驱动组件的中心。整个加工过程中，刀具处于悬浮状态，并通过旋转磁场和进给磁场作用于磁力响应部，使刀具发生相应的旋转和进给，实现对待加工零件的切削，能够实现零件内部复杂路径扭曲形状的空间通道加工。并且，在加工过程中，通过相变材料吸热实现对刀具的降温，无需在刀具后端连接冷却液供给管，实现悬浮加工能够工程应用，解决无磁或低磁零件内部空间通道加工散热难的问题。
30、本发明提供的无磁或低磁零件内部空间通道的加工方法，将待加工零件固定在加工位，在刀具的后端设置磁力响应部，提供旋转磁场和进给磁场作用于磁力响应部，将磁力响应部放置于旋转磁场和进给磁场的中心，并带动刀具悬浮，旋转磁场产生作用于磁力响应部的扭矩，并能够通过磁力响应部驱动刀具旋转，进给磁场产生作用于磁力响应部的进给力，并能够通过磁力响应部驱动刀具进给，通过同步控制系统调控旋转磁场和进给磁场，使刀具的转速和进给能够相匹配，且根据加工需要，同步控制系统通过调控旋转磁场和进给磁场，使刀具的姿态和位置相对待加工零件发生变化，磁力响应部始终悬浮于旋转磁场的中心，且刀具的轴线与进给磁场的轴线方向重合，旋转力的方向垂直环绕刀具的轴线。该方法在加工过程中，刀具无需与动力结构硬连接，刀具处于悬浮状态，并通过旋转磁场和进给磁场作用于磁力响应部，使刀具发生相应的旋转和进给，实现对待加工零件的切削，并且无需在刀具后端连接冷却液供给管，不受传统冷却系统的限制和干扰，能够实现零件内部复杂路径扭曲形状的空间通道加工。
1.一种无磁或低磁零件内部空间通道的加工装置，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的加工装置，其特征在于：
9.一种无磁或低磁零件内部空间通道的加工方法，其特征在于：采用如权利要求1-8任一项所述加工装置进行加工；
10.根据权利要求9所述的加工方法，其特征在于：
